JPH0677812A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0677812A
JPH0677812A JP4227245A JP22724592A JPH0677812A JP H0677812 A JPH0677812 A JP H0677812A JP 4227245 A JP4227245 A JP 4227245A JP 22724592 A JP22724592 A JP 22724592A JP H0677812 A JPH0677812 A JP H0677812A
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JP
Japan
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output
transistor
emitter follower
follower output
semiconductor device
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Withdrawn
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JP4227245A
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English (en)
Inventor
Tatsuaki Kitsuta
辰昭 橘田
Masao Kumagai
正雄 熊谷
Ryuichi Yoda
竜一 依田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エミッタフォロア出力回路を有する集積回路
において出力短絡時の大電流から出力回路を保護する回
路を備えた半導体装置に関し、出力短絡時にエミッタフ
ォロア出力トランジスタに大電流が流れることを防止し
て該出力トランジスタを保護することを目的とする。 【構成】 エミッタフォロア出力トランジスタQ4 を有
する半導体装置であって、電源線VCCおよび前記エミッ
タフォロア出力トランジスタQ4 のコレクタの間に設け
たスイッチ素子S1 と、エミッタフォロア出力OUT の出
力電圧の変化を検出して前記スイッチ素子S1 を制御
し、前記エミッタフォロア出力トランジスタQ4 に流れ
る電流の過剰な増大を抑制する制御回路CCとを具備する
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特
に、エミッタフォロア出力回路を有する集積回路(EC
L回路)において出力短絡時の大電流からエミッタフォ
ロア出力トランジスタを保護する回路を備えた半導体装
置に関する。従来、ECL回路においては、エミッタフ
ォロア出力回路に、出力短絡時の出力電流を制御する回
路がなく、出力短絡時には、出力トランジスタに大電流
が流れ素子の劣化や破壊の危険があった。そこで、出力
短絡時の大電流から出力回路を保護する回路を備えた半
導体装置が要望されている。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の半導体装置の一例を示す回
路図であり、一般的なECL回路の出力部を示すもので
ある。同図に示されるように、ECL回路の出力部は、
例えば、トランジスタQ1,Q 2,Q3 および抵抗R1,R2,
3 で構成された終段のECL回路の出力をエミッタフ
ォロア出力トランジスタQ4 を介して取り出すようにな
っている。ここで、例えば、ハードディスク装置からの
データ信号を汎用計算機(計算機本体)に供給する場合
には、ハードディスク装置におけるECLレベルの信号
をTTLレベルに変換して計算機本体に出力するように
なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、ハ
ードディスク装置は、所定のコネクタにより計算機本体
に接続するようになっているが、ユーザーがコネクタを
差し換える場合等に、出力端子が短絡することがあっ
た。従って、例えば、図7に示すような従来のECL回
路においては、エミッタフォロア出力回路に出力短絡時
の出力電流を制御する回路が設けられていないため、出
力短絡時には、エミッタフォロア出力トランジスタ(Q
4)に大電流が流れて素子の破壊および劣化を招くことに
もなっている。
【0004】本発明は、上述した従来の半導体装置が有
する課題に鑑み、出力短絡時にエミッタフォロア出力ト
ランジスタに大電流が流れることを防止して該出力トラ
ンジスタを保護することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明に係る半導
体装置の原理を示す回路図である。本発明によれば、エ
ミッタフォロア出力トランジスタQ4 を有する半導体装
置であって、電源線VCCおよび前記エミッタフォロア出
力トランジスタQ4 のコレクタの間に設けたスイッチ素
子S1 と、エミッタフォロア出力OUT の出力電圧の変化
を検出して前記スイッチ素子S1 を制御し、前記エミッ
タフォロア出力トランジスタQ4 に流れる電流の過剰な
増大を抑制する制御回路CCとを具備することを特徴とす
る半導体装置が提供される。
【0006】
【作用】本発明の半導体装置によれば、電源線VCCとエ
ミッタフォロア出力トランジスタQ4 のコレクタとの間
に設けられたスイッチ素子S1 は、エミッタフォロア出
力OUT の出力電圧の変化を検出する制御回路CCにより制
御される。すなわち、エミッタフォロア出力OUT の出力
電圧が通常動作時のレベルより低下すると、例えば、エ
ミッタフォロア出力OUT が短絡して出力電圧が規定電圧
以下に低下すると、それを制御回路CCが検出してスイッ
チ素子S1 をオンからオフへ切り換え、エミッタフォロ
ア出力トランジスタQ4 に流れる電流の過剰な増大を抑
制するようになっている。
【0007】このように、本発明の半導体装置によれ
ば、出力短絡時にエミッタフォロア出力トランジスタに
大電流が流れることを防止して該出力トランジスタを保
護することができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る半導体装
置の実施例を説明する。図2は本発明の半導体装置の第
1の実施例を示す回路図である。同図に示されるよう
に、ECL回路の出力部は、図7に示す従来のものと同
様に、例えば、トランジスタQ1,Q2,Q3 および抵抗R
1,R2,R3 で構成された終段のECL回路の出力をエミ
ッタフォロア出力トランジスタQ4 を介して取り出すよ
うになっている。
【0009】さらに、本第1の実施例では、エミッタフ
ォロア出力トランジスタQ4 のコレクタと電源線Vccと
の間にPチャネル型MOSトランジスタQ5 が設けられ
ている。そして、このMOSトランジスタQ5 のゲート
には、入力がエミッタフォロア出力OUT に接続され、P
チャネル型MOSトランジスタQ6 およびNチャネル型
MOSトランジスタQ7 で構成されたインバータ回路の
出力が供給されるようになっている。すなわち、本第1
の実施例では、図1に示すスイッチ素子S1 としてPチ
ャネル型MOSトランジスタQ5 を使用し、また、制御
回路CCとしてPチャネル型MOSトランジスタQ6 およ
びNチャネル型MOSトランジスタQ7により構成され
たインバータ回路を使用する。そして、制御回路CC(CM
OSインバータ回路)への入力信号として出力トランジス
タQ4 のエミッタ出力電圧(エミッタフォロア出力OUT
の出力電圧)を使用するようになっている。
【0010】次に、本第1の実施例の半導体装置の動作
を説明する。まず、エミッタフォロア出力回路を有する
ECL回路では、その出力振幅は、差動トランジスタQ
2 のコレクタ抵抗R2 および下部定電流源で引く電流I
csの積により規定され、通常0.8V程度である。従っ
て、本第1の実施例の回路における出力レベルは以下の
ようになる。
【0011】 高レベル : Vcc−VBE(Q4) 低レベル : VCC−0.8−VBE(Q4) ここで、Vcc=5.0V, VEE=0V, VBE(Q4)=0.8V
とすると、 高レベル : 5.0−0.8=4.2V 低レベル : 5.0−0.8−0.8=3.4V となる。
【0012】すなわち、制御回路(CMOSインバータ回
路)への入力電圧は、通常、VCC−0.8−VBE(Q4)=5.
0−0.8−0.8=3.4Vまでしか下がらない。一方、CM
OSインバータ回路の入力スレッショルド電圧は、通常電
源電圧の1/2程度であるため、この場合にはVth=2.
5Vとなり、CMOSインバータ回路の出力は低レベルとな
る。
【0013】従って、スイッチ素子S1 として使用して
いるPチャネル型MOSトランジスタQ5 のゲート電圧
は低レベルとなり、トランジスタQ5 はオン状態となる
ため、電流の制限は行なわれない。次に、出力レベルが
CMOSインバータ回路のVth以下になった場合、CMOSイン
バータ回路の出力は低レベルから高レベルに反転し、ス
イッチ素子として使用しているPチャネル型MOSトラ
ンジスタQ5 のゲート電圧も高レベルとなって、トラン
ジスタQ5 はオンからオフ状態になる。その結果、エミ
ッタフォロア出力トランジスタQ4 のコレクタ電流が制
限されることになり、出力端子が短絡した場合でも大電
流が流れず、該出力トランジスタQ4 劣化や破壊を防ぐ
ことが可能となる。
【0014】図3は本発明の半導体装置の第2の実施例
を示す回路図である。この第2の実施例では、制御回路
(CC)への入力をエミッタフォロア出力トランジスタQ4
のベース電圧としている。すなわち、Pチャネル型MO
SトランジスタQ6 およびNチャネル型MOSトランジ
スタQ7 により構成されたCMOSインバータ回路の入力と
して、出力トランジスタQ4 のベース電圧を供給するよ
うになっている。すなわち、本第2の実施例において
は、出力トランジスタQ4 のエミッタ(エミッタフォロ
ア出力OUT)がグランドレベルの電源線VEEと短絡した場
合には、出力トランジスタQ4 のベース電圧のレベルも
低下することになるため、この出力トランジスタQ4
ベース電圧のレベルにより、スイッチ素子として使用し
ているPチャネル型MOSトランジスタQ5 の動作を制
御するようになっている。その他の動作については、第
1の実施例と同じである。
【0015】図4は本発明の半導体装置の第3の実施例
を示す回路図である。この第3の実施例では、スイッチ
素子(S1)をNPNトランジスタQ5'で構成し、さらに、
制御回路(CC)をNPNトランジスタQ6', 抵抗R4,R5,
6 で構成し、エミッタフォロア出力OUT が短絡した場
合に、該トランジスタQ6'のエミッタレベルが抵抗R5
およびR6 の接続点の電圧VA よりもVBE(Q6') 以上低
下した時にスイッチ素子(NPNトランジスタ) Q5'をオン
からオフへ切り換えて、エミッタフォロア出力トランジ
スタQ4 に流れる電流を制限するようになっている。こ
こで、トランジスタQ6'は、ショットキー・バリア・ダ
イオード(SBD) 付きのトランジスタとして構成され、該
トランジスタQ6'のコレクタ−ベース間電圧を補償する
ようになっている。また、抵抗R1 およびR2 と電源線
Vccとの間には、ダイオードD1 が設けられ、トランジ
スタQ5'による電圧降下を補償するようになっている。
【0016】図5は本発明の半導体装置の第4の実施例
を示す回路図である。この第4の実施例では、トランジ
スタQ6'のベース電圧として、抵抗R5 およびR6 によ
る抵抗分割で発生した電圧の代わりに、トランジスタQ
3 のベースに印加される電圧Vcsをそのまま使用するよ
うになっている。他の構成は、第3の実施例と同様であ
る。
【0017】図6は本発明の半導体装置の第5の実施例
を示す回路図である。この第5の実施例では、スイッチ
素子(S1)をPNPトランジスタQ5"で構成し、さらに、
制御回路(CC)をNPNトランジスタQ6", Q7', Q8
よび抵抗R4,R5,R6,R7,R8 を有するECLインバー
タ回路で構成し、エミッタフォロア出力OUT が短絡した
場合に、該エミッタフォロア出力OUT のレベルが基準電
圧レベルVA よりも低下した時にスイッチ素子(PNPトラ
ンジスタ) Q5"をオンからオフへ切り換えて、エミッタ
フォロア出力トランジスタQ4 に流れる電流を制限する
ようになっている。
【0018】上述したように、本発明に係る半導体装置
は、上述した第1〜第5の実施例のような構成にするこ
とができるが、その他にも様々に変形させることができ
るのはいうまでもない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の半導体
装置によれば、電源線とエミッタフォロア出力トランジ
スタのコレクタとの間に設けたスイッチ素子を、エミッ
タフォロア出力の出力電圧の変化に応じて制御すること
によって、エミッタフォロア出力が短絡した場合でも、
出力トランジスタに大電流が定常的に流れることを防ぐ
ことができる。その結果、大電流による素子の劣化や破
壊を防ぐことが可能となり、集積回路の信頼性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の原理構成を示す回路
図である。
【図2】本発明の半導体装置の第1の実施例を示す回路
図である。
【図3】本発明の半導体装置の第2の実施例を示す回路
図である。
【図4】本発明の半導体装置の第3の実施例を示す回路
図である。
【図5】本発明の半導体装置の第4の実施例を示す回路
図である。
【図6】本発明の半導体装置の第5の実施例を示す回路
図である。
【図7】従来の半導体装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
CC…制御回路 Q1 〜Q4,Q5', Q6", Q7', Q8 …NPNトランジス
タ Q6'…SBD付きNPNトランジスタ Q5 , Q6 …Pチャネル型MOSトランジスタ Q5"…PNPトランジスタ Q7 …Nチャネル型MOSトランジスタ R1 〜R8 …抵抗 S1 …スイッチ素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタフォロア出力トランジスタ(Q
    4)を有する半導体装置であって、 電源線(VCC)および前記エミッタフォロア出力トラン
    ジスタ(Q4)のコレクタの間に設けたスイッチ素子(S
    1)と、 エミッタフォロア出力(OUT) の出力電圧の変化を検出し
    て前記スイッチ素子(S1)を制御し、前記エミッタフォ
    ロア出力トランジスタ(Q4)に流れる電流の過剰な増大
    を抑制する制御回路(CC)とを具備することを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記スイッチ素子(S1)をPチャネル型
    MOSトランジスタ(Q5)で構成し、且つ、前記制御回
    路(CC)を前記エミッタフォロア出力または前記エミ
    ッタフォロア出力トランジスタのベース電圧を入力とす
    るCMOSインバータ回路(Q6,Q7)で構成し、該CM
    OSインバータ回路(Q6,Q7)の出力を前記Pチャネル
    型MOSトランジスタ(Q5)のゲートに印加し、前記エ
    ミッタフォロア出力(OUT) が短絡した場合に該Pチャネ
    ル型MOSトランジスタ(Q5)の抵抗を増大して前記エ
    ミッタフォロア出力トランジスタ(Q4)に流れる電流を
    制限するようにしたことを特徴とする請求項1の半導体
    装置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチ素子(S1)をNPNトラン
    ジスタ(Q5') で構成し、且つ、前記制御回路(CC)
    を前記エミッタフォロア出力トランジスタ(Q4)のエミ
    ッタ電圧を入力信号とするショットキー・バリア・ダイ
    オード付きNPNトランジスタ(Q6') および抵抗(R4
    〜R6;R4 )で構成したことを特徴とする請求項1の半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 前記スイッチ素子(S1)をPNPトラン
    ジスタ(Q5") で構成し、且つ、前記制御回路(CC)
    を前記エミッタフォロア出力(OUT) を入力とするECL
    インバータ回路で構成し、該ECLインバータ回路の出
    力を前記PNPトランジスタ(Q5") のベースに印加
    し、前記エミッタフォロア出力が短絡した場合に該PN
    Pトランジスタ(Q5") の抵抗を増大して前記エミッタ
    フォロア出力トランジスタ(Q4)に流れる電流を制限す
    るようにしたことを特徴とする請求項1の半導体装置。
JP4227245A 1992-08-26 1992-08-26 半導体装置 Withdrawn JPH0677812A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010140276A1 (ja) * 2009-06-02 2010-12-09 パナソニック株式会社 入出力回路

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Effective date: 19991102